基于PLC立體車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【堆垛式立體車庫(kù)】 【含CAD圖紙、說(shuō)明書】

摘 要I摘 要自動(dòng)化立體車庫(kù)是集自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的智能化、立體化的物流儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，能夠自動(dòng)而可靠的完成車輛的存儲(chǔ)以及相關(guān)信息的管理。對(duì)該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與研究，可以解決我國(guó)停車難的問(wèn)題，具有非常大的理論意義和使用價(jià)值。在程序設(shè)計(jì)之前，首先確定車庫(kù)的類型和平面結(jié)構(gòu)。不同立體車庫(kù)機(jī)構(gòu)的布置和同一立體車庫(kù)機(jī)構(gòu)的選擇等都不相同，所以對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)部分也就相應(yīng)地有差別。由于堆垛式立體車庫(kù)的運(yùn)行效率高、可靠性好等，且能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化管理，具有廣泛的應(yīng)用前景，因此利用 PLC（可編程序控制器）設(shè)計(jì)一個(gè)地下堆垛式立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)。而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了便于系統(tǒng)的檢查，理清系統(tǒng)思路，嘗試把進(jìn)出車庫(kù)的控制系統(tǒng)和智能搬運(yùn)系統(tǒng)、堆垛控制系統(tǒng)分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了 PLC在自動(dòng)控制中的優(yōu)勢(shì)。該設(shè)計(jì)的方法是：以平面停車場(chǎng)為核心，依靠油泵、電機(jī)等移動(dòng)車位，利用 PLC 指令來(lái)控制車位位置變動(dòng)進(jìn)程。設(shè)計(jì)一種新型雙層機(jī)械式停車庫(kù)控制系統(tǒng)，文中提出了軟件設(shè)計(jì)的方法，并改進(jìn)了速度。這種方法具有普遍意義，可用于任意車位的設(shè)計(jì)。本文概述了我國(guó)停車場(chǎng)的現(xiàn)狀，提出了在市區(qū)建設(shè)立體車庫(kù)的必要性；并簡(jiǎn)單概括了自動(dòng)化立體車庫(kù)的類型、特點(diǎn)和選型標(biāo)準(zhǔn)等等；還介紹了 PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、工作方式和編程的規(guī)則等；最后詳細(xì)介紹了地下堆垛式立體車庫(kù)和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、軟件的實(shí)現(xiàn)，分析了系統(tǒng)的控制流程和 PLC 控制的梯形圖。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了立體車庫(kù)的有效控制與管理，充分發(fā)揮該車庫(kù)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)，PLC，傳感器，堆垛式立體車庫(kù)Abstract IIAbstractAutomated multi-layer garage is a intellectualized and stereoscopic system of physical distribution 、storage and transportation, which bases on automated technique、robot technology and computer technology. It can complete the storage of vehicle and the management of related information automatically and reliably. The development and research of this system could solve the parking problem in our country, so it is possessed of significant theoretical meaning and use value.The Before programming, the type of garage and its planer construction are made certain. The mechanisms placement of different Multi-layer Garages is dissimilar, so is the mechanisms selection of the same multi-layer garages. As a result, the corresponding part of control system makes a difference. Because multi-layer garages operating efficiency is high、 its reliability is good. It can implement full automation management, so it possesses the extensive application foreground. Programmable logic controller is use to design an automatic control system for stow-typed multi-layer garage under ground in this paper. In the course of design, In order to check the system and know the thought of it easily, so the control systems were tried to design respectively, containing the garage control system、the intelligent transit system and stow control system. The whole system shows PLCs advantage fully in the automatic control.The status quo of garage in our country is summarized in this paper, the necessity of building a stereo-garage in a downtown is advanced as well. We introduce the types、features and the standard of electrotype of the automated multi-layer garage, etc. And then the system organization、 principle of operation、operate mode and programmatic rule of PLC are introduced; at last, its system configuration, operating principles, soft realization are detailed introduced. Flow control and ladder diagram of PLC are analyzed. This system makes automated multi-layer garage controlled and managed in effect, and gives full play to the garages characteristic.key words：Control system; PLC; Sensor; Tow-typed multi-layer garage III目 錄摘 要 IABSTRACT .II第 1 章 緒 論 11.1 本文的目的和意義 .11.2 國(guó)內(nèi)外立體車庫(kù)的研究現(xiàn)狀 11.2.1 國(guó)外立體車庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀 11.2.2 我國(guó)立體停車庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)和方法 2第 2 章 自動(dòng)化立體車庫(kù)的簡(jiǎn)介 .42.1 自動(dòng)化立體車庫(kù)的類型 .42.1.1 水平循環(huán)式立體停車庫(kù) 42.1.2 垂直循環(huán)式立體車庫(kù) 52.1.3 垂直升降式立體車庫(kù) 52.1.4 升降橫移式立體車庫(kù) 62.1.5 輸送帶式立體停車庫(kù) 72.2 自動(dòng)化立體車庫(kù)的特點(diǎn) 82.3 立體車庫(kù)的主要技術(shù)指標(biāo) 92.3.1 適用車型 92.3.2 停車車位空間 .92.3.3 庫(kù)容與庫(kù)容利用率 102.3.4 車輛存取時(shí)間 102.4 立體車庫(kù)設(shè)計(jì)選型的要點(diǎn) .112.4.1 立體車庫(kù)庫(kù)址選擇 112.4.2 適用車型的確定 112.4.3 立體車庫(kù)容量的確定 .122.4.4 選型 .12第 3 章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介 .133.1 可編程序控制器的特點(diǎn) 133.2 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) 143.2.1 中央處理單元（CPU） 153.2.2 開(kāi)關(guān)量輸入/輸出單元 153.3 PLC 的工作原理 183.3.1 輸入刷新階段 193.3.2 程序執(zhí)行階段 193.3.3 輸出刷新階段 193.4 可編程序控制器的編程方式 .213.4.1 梯形圖語(yǔ)言 223.4.2 指令助記符語(yǔ)言 23IV3.5 PLC 應(yīng)用編程的原則和步驟 .233.5.1 編程中遵循的基本原則 .233.5.2 編程的進(jìn)行步驟 24第 4 章 堆垛式立體車庫(kù)的系統(tǒng)構(gòu)成 254.1 運(yùn)行原理和特點(diǎn) 254.2 車庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 254.3 信息管理系統(tǒng) .264.3.1 上位機(jī) .264.3.2 熱備機(jī)系統(tǒng) 274.4 出入口控制系統(tǒng) 274.4.1 服務(wù)器 .274.4.2 激光檢測(cè)系統(tǒng) 274.4.3 主控 PLC 系統(tǒng) 274.5 智能機(jī)械系統(tǒng) .284.5.1 堆垛機(jī)系統(tǒng) 284.5.2 水平交接系統(tǒng) 28第 5 章 立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 295.1 進(jìn)出車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 295.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .295.1.2 梯形邏輯圖 325.1.3 小結(jié) .345.2 地下停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .355.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理 .355.2.2 堆垛機(jī)到位原理 365.2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 365.2.4 邏輯梯形圖 415.3 控制系統(tǒng)的改進(jìn)和運(yùn)行速度的改善 42結(jié) 論 44參考文獻(xiàn) .45致 謝 47附錄 1：指令語(yǔ)言 481第 1 章 緒 論1.1 本文的目的和意義作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識(shí)。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期。隨著人們生活水平的不斷提高和加入世界貿(mào)易組織步伐的加快，汽車普遍進(jìn)入家庭已為期不遠(yuǎn)，停車市場(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式立體停車庫(kù)既可以大面積使用，也可以見(jiàn)縫插針設(shè)置，還能與地面停車場(chǎng)、地下停車庫(kù)和停車樓組合實(shí)施。是解決城市停車難最有效的手段，是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。1.2 國(guó)內(nèi)外立體車庫(kù)的研究現(xiàn)狀介紹國(guó)內(nèi)與國(guó)外在立體車庫(kù)發(fā)展上存在的差距，并著重指出我國(guó)現(xiàn)在靜態(tài)交通相對(duì)于動(dòng)態(tài)交通的滯后，并且影響了動(dòng)態(tài)交通的正常運(yùn)行。1.2.1 國(guó)外立體車庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀在 50 多年前，立體停車就在國(guó)外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用雙層停車設(shè)備，在一塊停車面積上停放兩輛汽車；利用住宅空地建起 2-4 層升降橫移停車設(shè)備，停車面積利用率提高 2-4 倍；建起適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔，使單位停車面積進(jìn)一步減?。焕脧V場(chǎng)、建筑物下面的空間建設(shè)地下停車庫(kù)，使地下停車幾乎不占地面空間。自 70 年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國(guó)家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家積極開(kāi)展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)制造應(yīng)用，以日本、美國(guó)、德國(guó)等為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國(guó)和港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過(guò)引進(jìn)、移植、制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開(kāi)始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。1.2.2 我國(guó)立體停車庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)城市停車還處在初級(jí)階段，專用和公共停車位數(shù)量和合理的車位與車輛比率相差甚遠(yuǎn)，停車難到處可見(jiàn)。目前我國(guó)的停車場(chǎng)仍以平面停車場(chǎng)、路上停車場(chǎng)、路外停車場(chǎng)、自行式停車場(chǎng)為主，立體停車庫(kù)和機(jī)械式停車場(chǎng)數(shù)量還很少。以我國(guó)停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快的上海為例，路上、路外停車仍占有相當(dāng)比例，已建設(shè)的車場(chǎng)大部分是地下自行式停車場(chǎng)和在自行式停車場(chǎng)的基礎(chǔ)上安裝簡(jiǎn)易停車設(shè)備或增加存車數(shù)量。自行第一章 緒 論2式停車場(chǎng)存在較多缺陷，近年來(lái)在發(fā)達(dá)國(guó)家已很少新建。大家感興趣的是具有現(xiàn)代水平的機(jī)械式立體停車庫(kù)。我國(guó)對(duì)機(jī)械停車庫(kù)的開(kāi)發(fā)與研究工作始于 1984 年。1988 年由北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院率先研制完成了 LS 型(兩層升降橫移式)機(jī)械停車庫(kù),從此結(jié)束了我國(guó)沒(méi)有機(jī)械停車庫(kù)的歷史。1989 年該院又研制成功了 S 型(豎直循環(huán)式)機(jī)械停車庫(kù)，1991 年在中國(guó)石化總公司北京設(shè)計(jì)院正式投入使用,該項(xiàng)目獲得了國(guó)家專利。它的建成標(biāo)志著我國(guó)打破了傳統(tǒng)的停車方式,為城市規(guī)劃和城市建設(shè)提供了新的思路,為解決我國(guó)城市“停車難”問(wèn)題闖出了一條新路。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),自 1991 年以來(lái)在北京、天津、上海、深圳等大城市，陸續(xù)有 30 多臺(tái)機(jī)械停車庫(kù)投入使用,該院的技術(shù)占有率約為 80%以上。繼LS 型和 S 型機(jī)械停車庫(kù)投入使用后,該院又開(kāi)發(fā)出 LX 系列(兩層循環(huán)式)、T 系列(汽車升降機(jī))和 DS 系列(三層升降橫移式)機(jī)械停車庫(kù),分別安裝在天津及北京等地。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，隨著電腦智能化管理和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)式機(jī)械停車裝置，極大的提高了土地利用率。1.3 研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)和方法本文主要研究的是：通過(guò) PLC 所提供的指令來(lái)設(shè)計(jì)立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械式立體車庫(kù)的自動(dòng)存取車。我們所設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)不但能夠滿足用戶的停車要求，而且要使立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，例如自動(dòng)進(jìn)出立體車庫(kù)；并且能夠?qū)噹?kù)進(jìn)行安全監(jiān)控；并能節(jié)約時(shí)間，提高效率，使存取車安全、可靠。自動(dòng)化立體車庫(kù)通過(guò)可編程序控制器（Programming Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC）控制車位的空間位置變動(dòng)，使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多重單層平面停車的功能。PLC 作為自動(dòng)化工業(yè)控制器，目前國(guó)內(nèi)的眾多升降橫移式立體停車庫(kù)中，其控制核心單元多為 PLC，并通過(guò)控制按鈕，由工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車庫(kù)的管理和控制?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是以微電子技術(shù)為核心的一種新型工業(yè)控制器，立體車庫(kù)動(dòng)作復(fù)雜，要求控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作控制、速度控制、定位控制及安全互鎖控制。所以 PLC 是立體車庫(kù)的首選的控制系統(tǒng)。自動(dòng)化立體車庫(kù)對(duì)控制系統(tǒng)主要有如下幾個(gè)方面的要求：（1）自動(dòng)操作存取車時(shí)，單按鈕操作，只要按動(dòng)所選車位按鈕，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前車庫(kù)存車狀況，自動(dòng)選擇調(diào)度方案，以最短的時(shí)間完成車輛的出入庫(kù)。3（2）安全互鎖控制立體車庫(kù)不允許因錯(cuò)誤動(dòng)作而造成車輛損壞，所以安全裝置是必不可少的，如光電檢測(cè)裝置?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能及時(shí)檢測(cè)出隱患，避免故障的發(fā)生。（3）高速、平穩(wěn)一些大型立體車庫(kù)的平均車輛存取時(shí)間能夠達(dá)到小于 70s，這就要求傳動(dòng)裝置以高速度運(yùn)行，同時(shí)，為了保證安全、低噪聲與平穩(wěn)起、制動(dòng)，又要求傳動(dòng)裝置具有自動(dòng)加、減速功能。因此立體車庫(kù)驅(qū)動(dòng)裝置一般都采用交流變頻調(diào)速技術(shù)。第二章 自動(dòng)化立體車庫(kù)的簡(jiǎn)介4第 2 章 自動(dòng)化立體車庫(kù)的簡(jiǎn)介2.1 自動(dòng)化立體車庫(kù)的類型國(guó)外立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用已有很長(zhǎng)歷史，隨著 PLC 技術(shù)的日趨成熟和自動(dòng)化程度的不斷提高，立體車庫(kù)控制技術(shù)得到廣泛推廣。發(fā)達(dá)國(guó)家的諸多城市，均采用自動(dòng)化立體車控制系統(tǒng)，有效地解決了土地資源緊缺和泊車難的問(wèn)題。目前常用的立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)形式有：水平循環(huán)式立體停車庫(kù)、垂直循環(huán)塔式立體車庫(kù)、垂直升降式立體車庫(kù)、升降橫移式立體車庫(kù)、輸送帶式立體停車庫(kù)。2.1.1 水平循環(huán)式立體停車庫(kù)圖 2-1 為水平循環(huán)式立體車庫(kù)簡(jiǎn)圖。這種車庫(kù)主體結(jié)構(gòu)為一水平放置的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，車輛停放在鏈?zhǔn)絺魉蛶У耐斜P上，隨著車輛的入出庫(kù)，所有車輛同時(shí)按固定次序作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，由平動(dòng)機(jī)構(gòu)確保車輛始終處于水平狀態(tài)，整套系統(tǒng)由一大型電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。水平循環(huán)式立體車庫(kù)外形狹長(zhǎng)，通過(guò)采用兩層停車結(jié)構(gòu)，可以有效地提高狹長(zhǎng)地段的土地利用率。整個(gè)車庫(kù)只有一個(gè)水平循環(huán)動(dòng)作，因此電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。但是由于其平動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌易于磨損，因而增加了維護(hù)工作量。水平循環(huán)式立體車庫(kù)停車數(shù)量受到單一驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率和結(jié)構(gòu)限制，一般在十幾輛左右，可以通過(guò)組合，來(lái)達(dá)到所需的停車數(shù)量。圖 2-1 水平循環(huán)式立體停車庫(kù)52.1.2 垂直循環(huán)式立體車庫(kù)圖 2-2 為垂直循環(huán)式立體車庫(kù)，這種車庫(kù)減小了占地面積，有效地提高了土地利用率。圖 2-2 垂直循環(huán)塔式立體車庫(kù)垂直循環(huán)塔式立體車庫(kù)主體是一個(gè)垂直回轉(zhuǎn)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，車輛停放在托盤上，由做垂直循環(huán)運(yùn)動(dòng)的鏈條帶動(dòng)，在平動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制下保持車位水平，這種車庫(kù)由單一大型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但其平動(dòng)機(jī)構(gòu)也存在導(dǎo)軌易磨損的問(wèn)題，從而引發(fā)運(yùn)行卡死現(xiàn)象。垂直循環(huán)式立體停車庫(kù)停車數(shù)量受驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率及結(jié)構(gòu)等因素限制，一般可停車1040 輛。2.1.3 垂直升降式立體車庫(kù)圖 2-3 為垂直升降（塔式）式立體車庫(kù)，它主要由高層停車架、升降電梯、車輛存取機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)臺(tái)等組成。這種車庫(kù)的主體結(jié)構(gòu)由工字鋼或槽鋼焊接而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造難度不大，由于提升運(yùn)送車輛的升降電梯應(yīng)具有較高的升降速度，以降低車輛的存取時(shí)間，所以一般采用直流調(diào)速裝置或交流變頻調(diào)速裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加減速控制，達(dá)到高速運(yùn)行與平穩(wěn)啟停的雙重目的。升降電梯要求具有平層停車定位裝置，需要一套行程檢測(cè)系統(tǒng)，升降電梯提升能力一般不超過(guò) 5t，運(yùn)行速度應(yīng)在 90m/min 以上。車輛存取機(jī)構(gòu)是升降電梯的附屬裝置，一般采用多節(jié)伸縮式貨叉?；剞D(zhuǎn)臺(tái)的作用第二章 自動(dòng)化立體車庫(kù)的簡(jiǎn)介6是調(diào)整車輛入、出時(shí)的方位。垂直升降式立體車庫(kù)動(dòng)作較復(fù)雜，一般采用工業(yè)計(jì)算機(jī)或高檔可編程序控制器構(gòu)成其自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)存取車控制、自動(dòng)計(jì)費(fèi)等功能，也可實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理。圖 2-3 垂直升降式立體車庫(kù)2.1.4 升降橫移式立體車庫(kù)圖 2-4 為升降橫移式立體車庫(kù)。這種車庫(kù)多為中、小型車庫(kù)，停放車輛數(shù)目從幾輛至幾十輛不等，一般采用 24 層結(jié)構(gòu)。整套車庫(kù)由支架及若干臺(tái)機(jī)構(gòu)相同的臺(tái)車組成，典型臺(tái)車由卷?yè)P(yáng)提升機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)及托盤組成。各臺(tái)車之間相互獨(dú)立運(yùn)作，一般情況下不致因某臺(tái)車的故障而影響整個(gè)車庫(kù)的正常運(yùn)行。升降橫移式立體車庫(kù)可根據(jù)地形及高度條件隨意組合，可以建在廣場(chǎng)上、樓房旁、立交橋下或地下室內(nèi)，極適合于廠礦企業(yè)、機(jī)關(guān)內(nèi)部停車和社會(huì)小區(qū)內(nèi)停車。升降橫移式立體車庫(kù)可以采用人工控制或可編程序控制器控制。升降橫移式立體車庫(kù)的土地利用率取決于層數(shù)，一般情況下，單位停車面積上可停放 23 輛車。7圖 2-4 升降橫移式立體車庫(kù)2.1.5 輸送帶式立體停車庫(kù)圖 2-5 為輸送帶式立體車庫(kù)，采用升降電梯提升車輛，再用輸送帶將車輛送至停車位。整個(gè)車庫(kù)系統(tǒng)較復(fù)雜，必須采用計(jì)算機(jī)控制，適合建在大型娛樂(lè)場(chǎng)所或繁華商業(yè)區(qū)中。圖 2-5 輸送帶式立體車庫(kù)除上述各種立體車庫(kù)外，還有無(wú)平移雙層提升式簡(jiǎn)易停車庫(kù)，如圖 2-6 所示。它是由液壓傳動(dòng)裝置構(gòu)成的微型立體車庫(kù)，也是一種常用的家庭車庫(kù)。第二章 自動(dòng)化立體車庫(kù)的簡(jiǎn)介8圖 2-6 無(wú)平移雙層提升式簡(jiǎn)易停車庫(kù)2.2 自動(dòng)化立體車庫(kù)的特點(diǎn)這些特點(diǎn)是相對(duì)于自行式立體車庫(kù)而言的，自行式立體車庫(kù)的停車率(單位面積停車數(shù))低，因?yàn)槊繉泳熊嚨勒既ヒ欢娣e；存、取車不方便，每次存、取車司機(jī)要走較長(zhǎng)的路；車庫(kù)層次不能過(guò)多、不安全、易被竊等。1.節(jié)省占地面積,空間利用率高除了必要的停車空間外,幾乎沒(méi)有浪費(fèi)。如垂直循環(huán)式機(jī)械停車庫(kù),占地面積只有50 平方米,可同時(shí)存放 30 多輛轎車,而普通的停車場(chǎng)存放 30 輛轎車需要占地 1000 平方米以上,兩者相差 20 余倍。2.出入庫(kù)管理方便簡(jiǎn)捷由電腦控制操作簡(jiǎn)單,庫(kù)內(nèi)的存車數(shù)量、存車位置、存車時(shí)間等全可以顯示在操作盤上,一目了然。3.設(shè)備安全可靠完善的閉鎖裝置可保證汽車安然無(wú)恙,外部人員不能隨意進(jìn)出,汽車不會(huì)遭受人為的損傷和丟失,車主可大為放心。4.配置靈活可單獨(dú)設(shè)置也可并排設(shè)置,或附設(shè)在其它建筑物內(nèi),可設(shè)在地上、地下或半地下,型式多樣,適應(yīng)性廣。5.節(jié)能由于汽車在庫(kù)內(nèi)行程短,排放廢氣少,因此不需要強(qiáng)制通風(fēng),也無(wú)需大面積照明,耗電量低。96.節(jié)省時(shí)間車主不需尋找車位,調(diào)車時(shí)間短。2.3 立體車庫(kù)的主要技術(shù)指標(biāo)此處主要介紹立體車庫(kù)產(chǎn)品的車位利用和它存取車的運(yùn)行速度等方面的指標(biāo)，在車庫(kù)建設(shè)中，為結(jié)構(gòu)的選擇和空間的布置提供了技術(shù)指標(biāo)。2.3.1 適用車型大多數(shù)汽車都是按標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。根據(jù)汽車尺寸的不同，可以分為S、D、M、G、L 型，還有高頂?shù)?H 型汽車。各種汽車的外形尺寸與重量參數(shù)詳見(jiàn)表 2-1。顯然不同類型的汽車所需要的停車車位大小不一樣的。根據(jù)某一車型設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)可以停放比該車型更小的其他車型的汽車。例如根據(jù) G 型汽車設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)可以停放 S、D、M 和 G 型汽車。我們稱車庫(kù)可以停放的車型為車庫(kù)的適用車型，而其中外形尺寸最大的車型為最大適用車型。表 2-1 汽車車型參數(shù)項(xiàng)目 小型轎車 S 中型轎車 D 中大型轎車M大型轎車 G 超大型轎車L微型面包車H總長(zhǎng) L/mm 4700 5000 5100 5300 5700 5100總寬 W/mm 1700 1800 1900 2050 2050 1900總高 H/mm 1550 1550 1550 1550 1550 2050總重 G/kg 1600 1700 1900 2100 2300 25002.3.2 停車車位空間車庫(kù)最大適用車型的外形尺寸決定了停車車位的有效空間，應(yīng)根據(jù)存取設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度在各方向上加大一定的安全裕量，一般取 200300mm。停車車位實(shí)際空間是由停車有效空間和其他結(jié)構(gòu)（如托盤、提升設(shè)備等）所占的空間組成，由此可以計(jì)算出停車車位空間。若停車車位空間尺寸分別為總長(zhǎng) L、總寬 W 和總高 H，則停車車位空間容積V=LWH。第二章 自動(dòng)化立體車庫(kù)的簡(jiǎn)介102.3.3 庫(kù)容與庫(kù)容利用率立體車庫(kù)可同時(shí)容納的汽車總數(shù)稱為立體車庫(kù)的容量（簡(jiǎn)稱庫(kù)容 N） 。利用有限的占地面積停放更多的車輛即庫(kù)容最大是立體車庫(kù)最根本的設(shè)計(jì)目標(biāo)。通常用車庫(kù)的面積利用率（ Rs）及空間容量利用率（ Rv）來(lái)表示：總SWLNR=總VNR=其中 S 總 主體車庫(kù)總面積，m 2;V 總 主體車庫(kù)總?cè)莘e，m 3；N車容；因?yàn)檐噹?kù)內(nèi)總是要留有一些輔助空間，所以 Rv 總小于 1，而 Rs 總是應(yīng)該大于 1， Rs 越大說(shuō)明立體車庫(kù)土地利用率高。2.3.4 車輛存取時(shí)間車輛存取時(shí)間反映了車庫(kù)的工作效率，對(duì)于具有單一提升裝置的立體車庫(kù)，如垂直升降式立體車庫(kù)來(lái)說(shuō)，車輛存取時(shí)間 t 包括駛?cè)霑r(shí)間 t1、提升時(shí)間 t2、存入車位時(shí)間 t3、提升裝置回位時(shí)間 t4、提升裝置到位時(shí)間 t5、取車時(shí)間 t6、提升裝置下降時(shí)間 t7 及車輛駛出時(shí)間 t8。以某車庫(kù)為例，車輛存取各階段動(dòng)作速度時(shí)間曲線如圖2-7 所示，則其存取時(shí)間為 110s。圖 2-7 車輛存取動(dòng)作曲線顯然，對(duì)于不同的車位來(lái)說(shuō)，車輛的存取時(shí)間是不一樣的。因此，整個(gè)車庫(kù)應(yīng)該用平均車輛存取時(shí)間來(lái)反映車庫(kù)的工作效率。對(duì)于具有多提升并行動(dòng)作裝置的立體車庫(kù)來(lái)說(shuō)，車輛存取時(shí)間取決于順序完成的各個(gè)動(dòng)作的最長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)于存取車輛時(shí)間相對(duì)集中的場(chǎng)所，如體育場(chǎng)館、電影院旁的停車場(chǎng)，平均車輛存取時(shí)間可以大一些，如 120s。112.4 立體車庫(kù)設(shè)計(jì)選型的要點(diǎn)此節(jié)的主要目標(biāo)是在立體車庫(kù)的配建方面提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，選擇合適的地點(diǎn)和合適的立體車庫(kù)，以達(dá)到車庫(kù)的最高利用率。2.4.1 立體車庫(kù)庫(kù)址選擇使用停車場(chǎng)（庫(kù)）的車輛主要有兩種情況：在娛樂(lè)場(chǎng)所和商業(yè)區(qū)旁的暫時(shí)停放；在工礦企業(yè)內(nèi)部和社會(huì)小區(qū)停車場(chǎng)的夜間存放。前者往往不固定，而后者相對(duì)固定。建造停車場(chǎng)時(shí)，首先應(yīng)摸清停車場(chǎng)過(guò)往車輛的車型與數(shù)量分布情況，然后根據(jù)城市總體規(guī)劃、交通狀況、地形地貌、政策法規(guī)及地價(jià)等方面因素，決定立體車庫(kù)庫(kù)址。2.4.2 適用車型的確定車庫(kù)最大適用車型的選擇決定了可存車型范圍和庫(kù)容利用率。因此，要對(duì)車庫(kù)周圍來(lái)往車輛車型及數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以確定車庫(kù)的適用車型。根據(jù)表 2-1 中的車型分類方法，設(shè) q1、 q2、 q3、 q4、 q5 分別為可能使用車庫(kù)的S、D、M、G、L 型車輛的數(shù)量， Q 為其總和，通過(guò)表 2-2 可以統(tǒng)計(jì)分析車庫(kù)適用車型比率。由表 2-2 可以看出，車庫(kù)適用車型范圍選的越大，車庫(kù)適用車型比率 P 值就越大，可存車輛類型就越多。當(dāng) P=1 時(shí)，車庫(kù)可以適用所有 S-L 型汽車。當(dāng)較大型汽車所占比例不大時(shí)，應(yīng)減小車庫(kù)適用車型范圍，如根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，取 P=0.8，從表 2-2 中查處對(duì)應(yīng)的適用車型，進(jìn)一步計(jì)算出可供車庫(kù)存放的車輛總數(shù)：T=PQ表 2-2 適用車型比率分析車型 數(shù)量 比例 適用車型比率S q1 q1/Q P=q1/QD q2 q2/Q P=(q1+q2)/QM q3 q3/Q P=(q1+q2+q3)/QG q4 q4/Q P=(q1+q2+q3+q4)/QL q5 q5/Q P=(q1+q2+q3+q4+q5)/Q合計(jì) Q=q1+q2+q3+q4+q5 1 第二章 自動(dòng)化立體車庫(kù)的簡(jiǎn)介122.4.3 立體車庫(kù)容量的確定立體車庫(kù)庫(kù)容量應(yīng)根據(jù)車流量或每天進(jìn)、出庫(kù)車輛的總數(shù)和車輛的存取規(guī)律（集中或分散）來(lái)決定。據(jù)日本資料介紹，在商業(yè)區(qū)超過(guò) 2000m面積建筑物必須附建停車場(chǎng)，按 300m一個(gè)車位確定庫(kù)容量。這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以作為確定庫(kù)容時(shí)的參考。2.4.4 選型在選擇車庫(kù)類型時(shí)，首先要考慮庫(kù)址周圍的環(huán)境。如若在立交橋下或地下室內(nèi)建造立體車庫(kù)，就應(yīng)選擇升降平移式立體車庫(kù)；如若將車庫(kù)建在高層建筑旁，則應(yīng)選擇垂直升降式或垂直循環(huán)式塔形車庫(kù)。其次要根據(jù)車輛存取特點(diǎn)進(jìn)行選擇，如娛樂(lè)場(chǎng)所旁的立體車庫(kù)應(yīng)選擇順序取車時(shí)間短的垂直循環(huán)式塔形立體車庫(kù)，以便利于集中取車；而在商業(yè)區(qū)，應(yīng)選擇垂直升降式立體車庫(kù)。針對(duì)初選的各種方案，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析、建造費(fèi)用分析及進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較，從中找出最優(yōu)方案。選定車庫(kù)類型后，應(yīng)用專業(yè)知識(shí)完成車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。13第 3 章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介3.1 可編程序控制器的特點(diǎn)PLC 優(yōu)越的性能使它能在惡劣的環(huán)境下正常的工作，并很受客戶的歡迎，主要原因是由于以下方面的特點(diǎn)。1.靈活性和通用性強(qiáng)繼電器控制系統(tǒng)的控制電路要用大量的控制電器，需要通過(guò)人工布線、焊接、組裝來(lái)完成電路的連接。其致命的缺點(diǎn)是，如果工藝要求稍有改變，控制電路必須隨之做相應(yīng)的變動(dòng)，耗時(shí)且費(fèi)力。PLC 是利用存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)各種控制功能的。因此，在 PLC 控制的系統(tǒng)中，當(dāng)控制功能改變時(shí)只需修改程序即可，PLC 外部接線改動(dòng)極少，甚至可不必改動(dòng)。一臺(tái) PLC 可以用于不同的控制系統(tǒng)中，只不過(guò)改變了其中的程序罷了,其靈活性和通用性是繼電器控制電路所無(wú)法比擬的。2.抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動(dòng)以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象是不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的靠性。繼電器控制系統(tǒng)的維修工作不僅耗資費(fèi)時(shí)，而且停產(chǎn)維修所造成的損失也不可估量。而在 PLC 控制系統(tǒng)中，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成的，加之 PLC 在硬件和軟件方而都采取了強(qiáng)有力的措施，使產(chǎn)品具有極高的可靠性和抗干擾能力，故此 PLC 可以直接安裝在工、比現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定地工作。從國(guó)內(nèi)外使用 PLC 的實(shí)際情況來(lái)看，平均無(wú)故障率可以達(dá)到幾萬(wàn)其至幾十萬(wàn)小時(shí)以上。因而 PLC 被譽(yù)為“專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)” 。3.編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)雖然 PLC 是以微型計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的控制裝置，但是不要求使用者精通計(jì)算機(jī)方面復(fù)雜的硬件和軟件知識(shí)。大多數(shù) PLC 采用類似繼電器控制電路的“梯形圖”語(yǔ)言編程，清晰直觀，簡(jiǎn)單易學(xué)，了解繼電器控制線路的電氣技術(shù)人員很容易接受。4.PLC 與外部設(shè)備的連接簡(jiǎn)單、使用方便用微機(jī)控制時(shí)，要在輸入/輸出接口電路上做大量工作，才能使微機(jī)與控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備連接起來(lái)，調(diào)試也比較煩瑣。而 PLC 的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，其輸入接口可以直接與各種輸入設(shè)備(如按鈕、各種傳感器等)連接，輸出接口具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，可以直接與繼電器、接觸器、電磁閥等強(qiáng)電電器連接，接線簡(jiǎn)單使用非常力便。第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介145.PLC 的功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)其一，PLC 利用程序進(jìn)行定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序、步進(jìn)等控制， 十分準(zhǔn)確可靠。而用繼電器控制時(shí)，需使用大量時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器，步進(jìn)控制開(kāi)關(guān)等設(shè)備，其準(zhǔn)確性與可靠性無(wú)法與 PLC 相比。其二， PLC 還具有 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動(dòng)控制等功能。因此它既可對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，又可對(duì)模擬量進(jìn)行控制。其三，PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，因此，它不僅可以控制臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線，還可控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線，它既可現(xiàn)場(chǎng)控制，也可遠(yuǎn)距離對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。PLC 的功能擴(kuò)展極為方便，硬件配置相當(dāng)靈活，根據(jù)控制要求的改變，可以隨時(shí)變動(dòng)特殊功能單元的種類和個(gè)數(shù)，再相應(yīng)修改用戶程序就可以達(dá)到變換和增加控制功能的目的。6.PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短由于 PLC 是通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，所以設(shè)計(jì)人員可以在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)和修改程序。更為方便的是可在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行系統(tǒng)的模擬進(jìn)行調(diào)試，使現(xiàn)場(chǎng)工作量大為減少。而繼電器控制系統(tǒng)是靠調(diào)整控制電路的接線來(lái)改變控制功能的，調(diào)試時(shí)費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。7.PLC 體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化由于 PLC 內(nèi)部電路主要采用半導(dǎo)體集成電路，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)；更由于它只有很強(qiáng)的抗干擾能力，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，因而它已成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制裝置。3.2 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC 可分為整體式和組合式兩類。整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 是將中央處理單元（CPU） 、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、I/O 擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的 I/O 擴(kuò)展單元等與主機(jī)配合使用。整體式 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，小型機(jī)常用這種結(jié)構(gòu)。整體式 PLC 的基本組成如圖 3-1 所示。15圖 3-1 整體式 PLC 的組成示意圖組合式 PLC 的組成如圖 3-2 所示。這種結(jié)構(gòu)的 PLC 是將 CPU 單元、輸入單元、輸出單元、智能 I/O 單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊可以插在底板上，模塊之間通過(guò)底板上的總線相互聯(lián)系。裝有 CPU 的單元稱為 CPU 模塊，其他稱為擴(kuò)展模塊。CPU 與組合式的 PLC 系統(tǒng)配置靈活，有的小型機(jī)也用這種結(jié)構(gòu)。圖 3-2 組合式 PLC 的組成示意圖下面主要介紹 CPU 和輸入/輸出單元，3.2.1 中央處理單元（CPU）CPU 是 PLC 的核心部件，它類似人的大腦，能指揮 PLC 按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完成各種任務(wù)。其作用有以下幾點(diǎn)：（1）接收、存儲(chǔ)由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并可通過(guò)顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲(chǔ)地址。（2）檢查、校驗(yàn)用戶程序。對(duì)正在輸入的用戶程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤立即報(bào)警，并停止輸入；在程序運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則立即報(bào)警或停止程序的執(zhí)行。（3）接收、調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)信息。將接收到現(xiàn)場(chǎng)輸入的數(shù)據(jù)保存起來(lái)，在需要該數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。（4）執(zhí)行用戶程序。當(dāng) PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后,CPU 根據(jù)用戶程序存放的先后順序，逐條讀取。解釋和執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端，以驅(qū)動(dòng) PLC 外部的負(fù)載。（5）故障診斷。診斷電源、PLC 內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯(cuò)誤的類型，通過(guò)顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶及時(shí)排除故障或糾正錯(cuò)誤。3.2.2 開(kāi)關(guān)量輸入/輸出單元輸入/輸出單元是 PLC 與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向 PLC提供的信號(hào)，例如由按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開(kāi)關(guān)、撥碼器等第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介16提供的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，變成 CPU 能夠接收和處理的信號(hào)。輸出單元將經(jīng)過(guò) CPU 處理的微弱電信號(hào)通過(guò)光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。下面介紹幾種常用的 IO 單元的工作原理。1.開(kāi)關(guān)量輸入單元按照輸入端電源類型的不同，開(kāi)關(guān)量輸入單元分為直流輸入單元和交流輸入單元。（1）直流輸入單元直流輸入單元的電路如圖 3-3 所示，外接的直流電源極性可任意。虛線框內(nèi)是 PLC內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路，各個(gè)輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電路均相同。圖中，T 為一光電耦合器，發(fā)光二極管與光電三極管封裝在一個(gè)管殼中。當(dāng)二極管中有電流時(shí)其發(fā)光，此時(shí)光電三極管才導(dǎo)通。R1 為限流電阻，R2 和 C 構(gòu)成濾波電路，可濾除輸入信號(hào)中的局部干擾。LED 顯示該輸入點(diǎn)的狀態(tài)。其工作原理是：當(dāng) S 閉合時(shí)光電耦合器導(dǎo)通，LED 點(diǎn)亮表示輸入開(kāi)關(guān) S 處于接通狀態(tài)。此時(shí) A 點(diǎn)為高電平，該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。當(dāng) CPU 訪問(wèn)該路信號(hào)時(shí)，將該輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置 1；當(dāng) S 斷開(kāi)時(shí)光電耦合器不導(dǎo)通，LED 不亮，表示輸入開(kāi)關(guān) S 處于斷開(kāi)狀態(tài)。此列 A 點(diǎn)為低電平，該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。當(dāng) CPU 訪問(wèn)該路信號(hào)時(shí)，將該輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置 0。有的 PLC 內(nèi)部提供 24V 的直流電源，這時(shí)直流輸入單元無(wú)需外接電源，用戶只需將開(kāi)關(guān)接在輸入端子和公共端子之間即可，這就是所謂無(wú)源式直流輸入單元。無(wú)源式直流輸入單元簡(jiǎn)化了輸入端的接線，方便了用戶。圖 3-3 PLC 的輸入接口電路（直流輸入型）（2）交流輸入單元17交流輸入單元的電路如圖 3-4 所示。虛線框內(nèi)是 PLC 內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路，各個(gè)輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電路均相同。圖 3-4 交流輸入電路圖中，電容 C 為隔直電容，對(duì)交流相當(dāng)于短路。R1 和 R2 構(gòu)成分壓電路。這里光電耦合器中是兩個(gè)反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，任意一個(gè)二極管發(fā)光都可以使光電三極管導(dǎo)通。顯示用的兩個(gè)發(fā)光二極管 LED 也是反向并聯(lián)的。所以這個(gè)電路可以接收外部的交流輸入電壓，其工作原理與直流輸入電路基本相同。 PLC 的輸入電路有共點(diǎn)式、分組式、隔離式之別。輸入單元只有一個(gè)公共端子(COM)的稱為共點(diǎn)式，外部備輸入元件都有一個(gè)端子與 COM 相接；分組式是將輸入端子分為若干組，每組各共用一個(gè)公共端子；隔離式輸入單元，是具有公共端子的各組輸入點(diǎn)之間互相隔離，可各自使用獨(dú)立的電源。2.開(kāi)關(guān)量輸出單元輸出接口是將經(jīng)過(guò) CPU 處理過(guò)的輸出數(shù)字信號(hào)（1 或 0）傳送給輸出端的電路元件，以控制器接通或斷開(kāi)，從而驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥、指示燈等輸出設(shè)備獲得或失去工作所需的電壓或電流。為適應(yīng)不同類型的輸出設(shè)備負(fù)載，PLC 的輸出接口類型有三種：繼電器輸出型、晶閘管輸出型和晶體管輸出型，分別如圖 3-5、圖 3-6、圖 3-7 所示。其中繼電器輸出型為有觸點(diǎn)輸出方式，可用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路，這種方式存在繼電器觸點(diǎn)的電氣壽命和機(jī)械壽命問(wèn)題；晶閘管輸出型和晶體管輸出型皆為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，開(kāi)關(guān)動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)，可用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較高的負(fù)載回路，其中晶閘管輸出型常用于帶交流電源負(fù)載，晶體管輸出型則用于帶直流電源負(fù)載。第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介18圖 3-5 繼電器輸出接口電路 圖 3-6 晶閘管輸出接口電路a) b)圖 3-7 晶體管輸出接口電路從三種類型的輸出電路可以看出，繼電器、晶閘管和晶體管作為輸出端的開(kāi)關(guān)元件受 PLC 的輸出指令控制，完成接通或斷開(kāi)與相應(yīng)輸出端相連的負(fù)載回路的任務(wù)，它們并不向負(fù)載提供工作電源。負(fù)載工作電源的類型、電壓的等級(jí)和極性應(yīng)該根據(jù)負(fù)載要求以及 PLC 輸出接口電路的技術(shù)性能指標(biāo)確定。由于輸入輸出接口電路采用了光電耦合或繼電器隔離電路，使現(xiàn)場(chǎng)的輸入、輸出設(shè)備與 PLC 之間沒(méi)有電的聯(lián)系，從而大大減少了電磁的干擾，這是提高 PLC 可靠性的關(guān)鍵措施之一。3.3 PLC 的工作原理PLC 雖然以微處理器為核心，具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令和中斷的工作方式，如常見(jiàn)的鍵盤掃描方式或 I/O 掃描方式，當(dāng)有鍵按下或 I/O 動(dòng)作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序或中斷服務(wù)程序，無(wú)鍵按下，則繼續(xù)掃描等待。PLC 則是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，CPU 根據(jù)用環(huán)控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)作周期性的程序循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條循序執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開(kāi)始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。如此周而復(fù)始。19PLC 的工作過(guò)程大體可分為輸入刷新、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)，如圖 3-8 所示。圖 3-8 PLC 的掃描工作過(guò)程3.3.1 輸入刷新階段PLC 在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入鎖存器中讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，并將其存入（寫入）內(nèi)存中各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)映像寄存器中，這一過(guò)程稱為采樣或輸入刷新。隨后關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入端狀態(tài)有變化，輸入狀態(tài)映像寄存器中的內(nèi)容也不會(huì)改變。變化了的輸入狀態(tài)信號(hào)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入刷新階段被讀入。3.3.2 程序執(zhí)行階段PLC 在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條指令，所需的執(zhí)行條件可從輸入狀態(tài)映像寄存器中和元件狀態(tài)寄存器（存有輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輸出繼電器等 PLC 各種內(nèi)部元件的狀態(tài)）中讀入，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的運(yùn)算處理后，將結(jié)果再寫入元件狀態(tài)映像寄存器中。因此，對(duì)于每一個(gè)元件來(lái)說(shuō)，元件狀態(tài)映像寄存器中所存的內(nèi)容會(huì)隨著程序的執(zhí)行進(jìn)程而改變。3.3.3 輸出刷新階段當(dāng)程序所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像寄存器（元件狀態(tài)映像寄存器中對(duì)應(yīng)輸出繼電器的部分）的通斷狀態(tài)在 CPU 的控制下被下一次集中送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定輸出方式輸出，推動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這就是 PLC 的輸出刷新。經(jīng)過(guò)輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新這三個(gè)階段，完成一個(gè)掃描周期。這個(gè)過(guò)程以同一方式反復(fù)重復(fù)成為循環(huán)掃描工作方式。在循環(huán)掃描工作方式中，由于輸入刷新過(guò)程是在輸出刷新過(guò)程后馬上進(jìn)行的，有時(shí)為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，將輸入刷新階段和輸出刷新過(guò)程統(tǒng)稱為 I/O 刷新。實(shí)際上，除了執(zhí)行程序和 I/O 刷新外，可編程控制器還要進(jìn)第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介20行各種錯(cuò)誤檢測(cè)（自診斷功能）和與編程工具等外部設(shè)備通訊，這些操作稱為“監(jiān)視服務(wù)” ，在程序執(zhí)行后進(jìn)行。由于掃描時(shí)間定義為完成一次掃描所需時(shí)間，故一個(gè)掃描周期（I/O 刷新、程序執(zhí)行和監(jiān)視服務(wù)）的長(zhǎng)短主要取決于三個(gè)因素：一是 CPU 執(zhí)行指令的速度；二是每條指令占用的時(shí)間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶程序的長(zhǎng)短。由于采用這種集中采樣，集中輸出的方式，使得在每一個(gè)掃描周期中，PLC 只對(duì)輸入狀態(tài)采樣一次，對(duì)輸出狀態(tài)更新一次，在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，即存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象。圖 3-9 是輸入/輸出響應(yīng)延時(shí)的實(shí)例。圖 3-9 PLC 輸入/輸出的相應(yīng)延遲第一次掃描：由于 00000 輸入映像寄存器是 OFF，則所有輸出01000、01001、01002 均處于 OFF 狀態(tài)。第二次掃描：在輸入采樣階段，由于 00000 輸入映像寄存器由 OFF 轉(zhuǎn)為 ON，則01001 輸出映像寄存器在執(zhí)行程序后變?yōu)?ON，同時(shí) 01002 輸出映像寄存器也變?yōu)?ON。輸出刷新后在輸出端子上 01000=OFF、01001=ON、01002=ON。第三次掃描：由于 01001 輸出映像寄存器為 ON，所以執(zhí)行程序后 01000 也變?yōu)镺N。由上述循環(huán)掃描過(guò)程可見(jiàn)，在輸入條件接通后，輸出將出現(xiàn)響應(yīng)延遲。最大延遲時(shí)間可能占 23 個(gè)掃描周期時(shí)間，所以響應(yīng)延遲時(shí)間與程序長(zhǎng)度、指令執(zhí)行速度有關(guān)。實(shí)際上，輸入/輸出滯后現(xiàn)象除與上面所說(shuō)的 PLC 的集中輸入/輸出刷新、程序循環(huán)掃描執(zhí)行方式有關(guān)外，還與輸入電路濾波器的時(shí)間常數(shù)以及繼電器輸出方式中輸出21繼電器的機(jī)械滯后有關(guān)。一般的，PLC 幾毫秒乃至幾十毫秒的響應(yīng)延遲，對(duì)響應(yīng)速度要求不高的普通工業(yè)系統(tǒng)或設(shè)備的控制來(lái)講是無(wú)關(guān)緊要的，或者說(shuō)，這些滯后現(xiàn)象是完全允許的。但在那些需要輸出對(duì)輸入做出快速反應(yīng)的高速系統(tǒng)或設(shè)備的控制中則不能忽視，必須通過(guò)合理選擇機(jī)型（例如應(yīng)考慮選用具有快速響應(yīng)、高速計(jì)數(shù)及中斷處理功能，而且指令執(zhí)行速度高的 PLC）和精心設(shè)計(jì)程序加以解決。雖然 PLC 的掃描工作方式使系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到一定影響，但從另外一個(gè)角度卻大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，使可靠性增強(qiáng)。這也是 PLC 的一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)。3.4 可編程序控制器的編程方式可編程序控制器最突出的優(yōu)點(diǎn)之一就是采用“軟”繼電器（編程元件）代替“硬”繼電器（實(shí)際元件） ，用軟件編程邏輯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬件布線邏輯實(shí)現(xiàn)控制作用。而且PLC 的編程語(yǔ)言面向被控對(duì)象、面向操作者，易于為熟悉繼電器控制電路的廣大電氣技術(shù)人員理解和掌握。通常，PLC 的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言、指令助記符語(yǔ)言、控制系統(tǒng)流程圖語(yǔ)言、布爾代數(shù)語(yǔ)言等，為增強(qiáng)數(shù)據(jù)運(yùn)算和通訊聯(lián)網(wǎng)功能，有些 PLC 還可用Basic 等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程。在這些語(yǔ)言中，尤以梯形圖、指令助記符語(yǔ)言最為常用。應(yīng)該指出，由于 PLC 的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)尚無(wú)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因而各廠家產(chǎn)品使用的編程語(yǔ)言及編程語(yǔ)言中所采用的符號(hào)也不盡相同。下面以最為常用的三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)繼電器接觸器控制電路（見(jiàn)圖 3-10）為例，用 PLC 編程實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)控制。首先應(yīng)確定原繼電接觸器控制電路中，哪些量是輸入量，哪些量是輸出量，以便分配 PLC 的輸入、輸出端子與之對(duì)應(yīng)（即進(jìn)行 I/O 分配） 。從圖 3-10 中可以看到SB2、SB3 分別是電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的按鈕，SB1 是電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的按鈕；它們都是發(fā)出信號(hào)，使線圈 KM1/KM2 通電或斷電。因此，我們可以知道 SB1、SB2、SB3 是輸入量，KM1、KM2 是輸出量。第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介22圖 3-10 三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路圖 3-11 是用 PLC 實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的外圍接線示意圖，啟動(dòng)按鈕 SB2、SB3 和停止按鈕 SB1 作為輸入設(shè)備分別與 PLC 的輸入端 00000、00001 及 00002 相連；接觸器KM1、KM2 的線圈作為輸出設(shè)備與 PLC 的輸出端 01000 和 01001 相連。以及通過(guò) PLC 編程語(yǔ)言來(lái)表達(dá)上述直接啟動(dòng)控制邏輯的程序。圖 3-11 PLC 用于電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的外圍接線和梯形圖3.4.1 梯形圖語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言是在繼電接觸器控制原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的一種圖形語(yǔ)言，它將PLC 內(nèi)部的各種編程元件（如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等）和命令用特定的圖形符號(hào)和標(biāo)注加以描述，并賦予一定的意義。梯形圖就是按照控制邏輯的要求和連接規(guī)則將這些圖形符號(hào)進(jìn)行組合或排列所構(gòu)成的表示 PLC 輸入、輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，它具有清晰直觀、可讀性強(qiáng)的特點(diǎn)，是目前使用最多的一種編程方式。1.梯形圖中的符號(hào)在梯形圖中， 、 分別表示 PLC 各種編程元件（或稱軟繼電器）的常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)， 則表示其線圈。但應(yīng)該注意，它們并非物理實(shí)體，只是概念上的意義。每一個(gè)軟繼電器實(shí)際上僅對(duì)應(yīng)于 PLC 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)存儲(chǔ)單元（位） ，當(dāng)該單元的狀態(tài)是“1”時(shí)，相當(dāng)于該繼電器的線圈接通，對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；為“0”時(shí)，則相當(dāng)于該繼電器的線圈未接通，對(duì)應(yīng)的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)保持常態(tài)。另外，人們常把對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作處理的指令看成一種特殊的、廣義的輸出元件，用線圈來(lái)表示。線圈前有若干個(gè)常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)組成的邏輯電路與之串聯(lián)，作為執(zhí)行該指令的條件。2.梯形圖編程的格式和特點(diǎn)23(1)每個(gè)梯形圖由多層梯級(jí)（或稱邏輯行）組成，每層梯級(jí)（即邏輯行）起始于左母線，經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)的各種連接，最后通過(guò)一個(gè)繼電器線圈終止于右母線。每一邏輯行實(shí)際上代表一個(gè)邏輯方程。(2)梯形圖中左右兩邊的豎線（稱為左右母線）表示假想的邏輯電源，當(dāng)某一梯級(jí)的邏輯運(yùn)算結(jié)果為“1”時(shí)，表示有“概念”電流自左向右流動(dòng)。(3)梯形圖中某一編號(hào)的繼電器線圈一般情況下只能出現(xiàn)一次（除了有跳轉(zhuǎn)指令和步進(jìn)指令等的程序段以外） ，而同一編號(hào)的繼電器常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)則可被無(wú)限次使用（即重復(fù)讀取與該繼電器對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元狀態(tài)） 。(4)梯形圖中每一梯級(jí)的運(yùn)算結(jié)果，可立即被其后面的梯級(jí)所利用。(5)輸入繼電器僅受外部輸入信號(hào)控制，不能由各種內(nèi)部觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，因此梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。(6)梯形圖中的輸入觸點(diǎn)和輸出繼電器線圈對(duì)應(yīng)的是 I/O 映像寄存器相應(yīng)位的狀態(tài)，而不是物理觸點(diǎn)和線圈?，F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件只能通過(guò)受控于輸出繼電器狀態(tài)的接口元件（繼電器、晶閘管、晶體管）所驅(qū)動(dòng)。(7)PLC 的內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的線圈不能用于輸出控制之用。3.4.2 指令助記符語(yǔ)言指令助記符語(yǔ)言是一種類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的編程方式，它用簡(jiǎn)潔易記的文字符號(hào)來(lái)表達(dá) PLC 的各種控制指令。指令與操作數(shù)（編程元件或數(shù)據(jù)）結(jié)合形成控制語(yǔ)句。由若干條指令控制語(yǔ)句即可組成 PLC 的助記符控制程序（也稱指令語(yǔ)句表） 。3.5 PLC 應(yīng)用編程的原則和步驟應(yīng)用編程時(shí)可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。根據(jù)工程上的具體控制要求，編寫程序，使程序運(yùn)行后能夠滿足工程控制上的需要，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化。3.5.1 編程中遵循的基本原則其原則就是：“一個(gè)合乎，兩個(gè)盡可能” 。1.所編寫的程序要合乎所使用的 PLC 的有關(guān)技術(shù)要求所謂合乎 PLC 的有關(guān)技術(shù)要求，是指對(duì)指令的準(zhǔn)確理解、正確使用。同時(shí)也要考慮程序指令的條數(shù)與內(nèi)存的容量；所用的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)要在 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)以內(nèi)等因素。2.要使所編的程序盡可能簡(jiǎn)短這樣做可以節(jié)省內(nèi)存、簡(jiǎn)化調(diào)試，而且還可以減少程序執(zhí)行的時(shí)間，提高對(duì)輸入第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介24的響應(yīng)速度。要使所編的程序簡(jiǎn)短，就要注意編程方法，用好指令。3.要使所編程序盡可能清晰這樣做既便于程序的調(diào)試、修改或補(bǔ)充，也便于別人了解與讀懂程序。要使程序清晰，就要注意程序的層次，講究程序的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。3.5.2 編程的進(jìn)行步驟在編寫程序時(shí)，只有嚴(yán)格按照以下步驟進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)，才能充分利用 PLC 的功能，并且能提高生產(chǎn)效率。1.分析控制要求和過(guò)程深入了解和分析被控對(duì)象（機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)線和生產(chǎn)過(guò)程等）的工藝條件和控制要求。明確輸入輸出物理量的性質(zhì)，明確劃分控制過(guò)程的各個(gè)狀態(tài)和各狀態(tài)的特點(diǎn)。2.確定控制方案在分析控制對(duì)象和控制過(guò)程的基礎(chǔ)上，根據(jù)可編程控制器的特點(diǎn)，選出最佳的編程控制方案。3.確定輸入輸出信號(hào)根據(jù)被控對(duì)象對(duì)可編程控制器控制系統(tǒng)的要求，確定輸入信號(hào)（如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等）和輸出信號(hào)（如接線器、電磁閥、指示燈） ，并分配可編程控制器的輸入輸出端子，進(jìn)行編號(hào)。4.編寫應(yīng)用程序根據(jù)已確定的控制方案，結(jié)合自己或別人的經(jīng)驗(yàn)用 PLC 提供的多種多樣的指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還要根據(jù)具體要求，列出工作循環(huán)表，畫出編程的狀態(tài)流程圖，最終畫出符合控制要求的梯形圖。5.檢驗(yàn)、修改和完善程序?qū)⒕帉懲甑某绦蛩腿肟删幊绦蚩刂破?，運(yùn)行程序，并檢驗(yàn)程序是否滿足控制要求。若出現(xiàn)問(wèn)題，要不斷調(diào)試、修改程序，要將問(wèn)題逐一排除，直至調(diào)試成功。25第 4 章 堆垛式立體車庫(kù)的系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)今立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)具多樣性，其中垂直升降類、升降橫移類和巷道堆垛式立體車庫(kù)的運(yùn)用最為廣泛，此處設(shè)計(jì)的是堆垛式自動(dòng)化立體車庫(kù)，它不僅可以設(shè)計(jì)在地面上，也可以設(shè)計(jì)在地下；堆垛式立體車庫(kù)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是自動(dòng)化程度高，甚至可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)車庫(kù)的無(wú)人化管理。在此首先確定選用 OMRON 的 CPM1A 系列 PLC，以此來(lái)設(shè)計(jì)立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)，因?yàn)檫x用中小型系列的 PLC 較為經(jīng)濟(jì)。4.1 運(yùn)行原理和特點(diǎn)采用巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)將放到搬運(yùn)器上的車輛以水平且垂直移動(dòng)到存車位，并由存取裝置實(shí)現(xiàn)車輛的有序存取，所以車輛的存取均是由堆垛機(jī)和智能搬運(yùn)小車的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，堆垛式立體車庫(kù)的簡(jiǎn)圖如圖 4-1 所示：1堆垛機(jī) 2水平回轉(zhuǎn)盤圖 4-1 地上堆垛式立體車庫(kù)堆垛式立體車庫(kù)的特點(diǎn)：提高了車輛的出入庫(kù)速度；停車間由混凝土或鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，保證了地下空間的結(jié)構(gòu)安全性維護(hù)和管理簡(jiǎn)方便；可自由利用地下空間，可提供大規(guī)模的停車位置；由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合管理